石油苯產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)生產(chǎn)改造

張金平，宗廷貴，李 進(jìn)，王洋洋

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

1 工藝概述

環(huán)丁砜液液抽提工藝一般分為芳烴抽提、環(huán)丁砜回收、環(huán)丁砜再生三個(gè)部分，與其他芳烴抽提工藝技術(shù)相比，該工藝具有溶劑比低、芳烴回收率高、能耗低、投資省、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)丁砜溶劑對(duì)芳烴具有較高的溶解能力和良好的選擇性，環(huán)丁砜本身又具有熱穩(wěn)定性好、蒸汽壓低、毒性小等特點(diǎn)。因此，環(huán)丁砜液液抽提工藝技術(shù)（見(jiàn)圖1）是目前應(yīng)用最廣泛的芳烴抽提技術(shù)[1]。

圖1 環(huán)丁砜液液抽提工藝流程示意圖

2 環(huán)丁砜抽提工藝的缺陷

環(huán)丁砜溶劑在抽提過(guò)程中存在劣化問(wèn)題，使其抽提能力下降，環(huán)丁砜劣化是系統(tǒng)中串入了氧氣，環(huán)丁砜被氧化產(chǎn)生SO3或溫度過(guò)高發(fā)生氧化分解從而影響使用效果，同時(shí)環(huán)丁砜分解生成的酸性物質(zhì)腐蝕設(shè)備和管線，使系統(tǒng)中的雜質(zhì)增加，影響了環(huán)丁砜的抽提性能和設(shè)備的正常運(yùn)行，故對(duì)環(huán)丁砜再生尤為重要，環(huán)丁砜再生工藝主要是靠再生塔的作用，再生塔的作用是除去循環(huán)環(huán)丁砜中因環(huán)丁砜氧化分解而形成的降解產(chǎn)物和固體雜質(zhì)，以保證循環(huán)環(huán)丁砜的質(zhì)量[2]。

3 本裝置存在的問(wèn)題

本裝置在建設(shè)時(shí)沒(méi)有設(shè)計(jì)溶劑再生塔，只設(shè)計(jì)有一臺(tái)貧溶劑過(guò)濾器S-401，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，溶劑過(guò)濾器的運(yùn)行效果并不理想，作用有限，未能有效的除去降解產(chǎn)物和固體雜質(zhì)，同時(shí)裝置原料C6餾分油因氯離子含量高，在抽提系統(tǒng)不斷富集，加速溶劑的降解，造成苯抽提裝置工藝管線、設(shè)備的腐蝕和堵塞問(wèn)題比較嚴(yán)重，因換熱器及機(jī)泵腐蝕和堵塞原因，導(dǎo)致苯抽提裝置頻繁停工，嚴(yán)重影響了苯抽提裝置的安全平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，同時(shí)也對(duì)裝置實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)帶來(lái)不利影響。

煉油廠苯抽提裝置自2012年開(kāi)工以來(lái)，苯產(chǎn)品只能滿足535指標(biāo)，達(dá)不到545產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高苯產(chǎn)品的純度、結(jié)晶點(diǎn)，降低硫含量是此次苯產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的關(guān)鍵，為改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步滿足市場(chǎng)需求，煉油廠自2017年開(kāi)始開(kāi)展苯產(chǎn)品升級(jí)攻關(guān)，提升苯產(chǎn)品質(zhì)量。

4 裝置技術(shù)改造

為了解決影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)裝置產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，苯抽提裝置從2014年開(kāi)始陸續(xù)實(shí)施多項(xiàng)技術(shù)改造，解決了影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行及石油苯產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的瓶頸問(wèn)題。

4.1 增加脫氯罐D(zhuǎn)-211B

苯抽提裝置原料C6餾分油來(lái)自重整反應(yīng)產(chǎn)物，重整反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)重整生成油脫氯罐D(zhuǎn)-211脫除HCl后，經(jīng)過(guò)脫戊烷塔進(jìn)料換熱器E-207換熱后，進(jìn)入重整油分離系統(tǒng)分離出C6餾分油作為苯抽提裝置的原料。本裝置重整生成油脫氯罐D(zhuǎn)-211原設(shè)計(jì)裝填脫氯劑18.2 m3，空速5.09 h-1，脫氯劑使用壽命1年，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，D-211使用效果不理想，存在HCl脫除不徹底、脫氯劑使用壽命短（2～3個(gè)月）的問(wèn)題，造成后續(xù)系統(tǒng)結(jié)鹽腐蝕及苯抽提裝置氯離子富集造成的腐蝕。

2014年9月裝置大檢修，安裝新增脫氯罐D(zhuǎn)-211B甩頭，通過(guò)對(duì)生成油組成、氯含量數(shù)據(jù)、脫氯罐運(yùn)行參數(shù)收集，結(jié)合裝置內(nèi)其他脫氯罐運(yùn)行情況，確定新增生成油脫氯罐D(zhuǎn)-211B的裝填量和安裝位置，2016年1月D-211B于1月底正常投入運(yùn)行。

新增脫氯罐D(zhuǎn)-211B裝填量達(dá)到42.3 m3，空速2.19 h-1，通過(guò)降低空速，增加了生成油與脫氯劑接觸時(shí)間，提高吸收效果，同時(shí)脫氯劑裝填量的增加，延長(zhǎng)了單罐運(yùn)行周期，降低了頻繁換劑帶來(lái)的油品損耗、換劑費(fèi)用和操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

原設(shè)計(jì)的D-211設(shè)置在再接觸后，即從再接觸來(lái)的常溫生成油進(jìn)入D-211脫除HCl后，經(jīng)E-207換熱，再進(jìn)入脫戊烷塔C-201。此次將新增脫氯罐D(zhuǎn)-211B設(shè)置在E-207AB與E-207CD之間，即將再接觸來(lái)的常溫生成油通過(guò)換熱器加熱到80 ℃左右后，再進(jìn)入D-211B進(jìn)行脫氯，提高脫氯反應(yīng)速率，進(jìn)一步提高了脫氯效果，另外較高的溫度在一定程度上會(huì)增加脫氯劑的穿透氯容，延長(zhǎng)脫氯劑使用壽命。

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)大多數(shù)的生成油脫氯罐均設(shè)置在再接觸之后，即生成油在常溫情況下進(jìn)行脫氯，而本項(xiàng)目生成油在80 ℃左右的條件下進(jìn)行脫氯，效果顯著由于常溫脫氯，值得行業(yè)內(nèi)借鑒。

D-211B投用后，脫氯效果較明顯，C-201頂結(jié)鹽現(xiàn)象消除，塔頂空冷器、水冷器冷卻效果較好，且未發(fā)生腐蝕泄漏，脫戊烷塔頂回流罐D(zhuǎn)-205罐頂泄放氣中HCl含量由30 mg/m3下降至0，苯抽提原料C6餾分油氯含量明顯下降，苯抽提裝置未出現(xiàn)因氯離子富集造成的管線和設(shè)備腐蝕，D-211B使用壽命較原設(shè)計(jì)D-211明顯提高，達(dá)到9個(gè)月以上。

4.2 增加溶劑再生系統(tǒng)

煉油廠苯抽提裝置采用SUPER-SAE-Ⅱ苯抽提工藝技術(shù)，溶劑再生采用溶劑再生過(guò)濾器濾除溶劑降解物，以達(dá)到凈化溶劑的目的。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，溶劑再生過(guò)濾器使用效果不理想，不能有效除去溶劑降解物，溶劑老化嚴(yán)重，造成溶劑系統(tǒng)的管線、設(shè)備頻繁發(fā)生腐蝕、泄漏，裝置多次停工檢修。給裝置的安全生產(chǎn)、油品調(diào)合及經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)不利影響，同時(shí)降解物產(chǎn)生的廢渣在管線、換熱器管束及塔盤(pán)上聚集，造成操作波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 溶劑再生系統(tǒng)工藝流程示意圖

圖3 溶劑再生系統(tǒng)投用后汽提塔底重沸器E-403管程出口彎頭管線壁厚趨勢(shì)圖

溶劑在運(yùn)行過(guò)程中，因熱分解、氧化等原因，會(huì)生成酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)不能通過(guò)溶劑再生過(guò)濾器有效去除，在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)累積，造成溶劑系統(tǒng)管線、設(shè)備腐蝕。

增加一套溶劑再生系統(tǒng)，將一部分溶劑引入溶劑再生系統(tǒng)，通過(guò)減壓再生，將溶劑中的降解物除去，溶劑中的降解物、焦?fàn)钗?，沉積在溶劑再生罐底部，定期排出，再生后的干凈溶劑從溶劑再生罐頂部出來(lái)，再回到抽提塔，通過(guò)減壓再生，可以降低溶劑再生的溫度至180 ℃以下，大幅降低了溶劑熱分解速率。

目前行業(yè)內(nèi)采用液液抽提的裝置均存在不同程度的腐蝕，部分裝置通過(guò)臨時(shí)的在線溶劑凈化技術(shù)來(lái)再生溶劑，溶劑凈化效果短時(shí)間內(nèi)較好，但運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后，溶劑老化仍較嚴(yán)重，系統(tǒng)腐蝕依然存在，而本裝置采用的負(fù)壓溶劑再生技術(shù)對(duì)溶劑凈化效果較好，有效控制了裝置的腐蝕泄漏。

裝置在2014年9月，提出增加溶劑再生系統(tǒng)，以解決溶劑老化、系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，2015年3月通過(guò)溶劑再生系統(tǒng)“正壓再生”和“負(fù)壓再生”兩種方案的比選，最終確定采用負(fù)壓再生方案，2015年9月溶劑再生系統(tǒng)開(kāi)始施工，2016年3月溶劑再生系統(tǒng)施工完畢，并于3月底投用，運(yùn)行正常。

溶劑再生系統(tǒng)投用后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的優(yōu)化運(yùn)行，再生后的溶劑清澈、透亮，溶劑的pH值達(dá)到9以上，焦?fàn)钗锖坑?0 mg/L下降至1 mg/L以下，鐵離子含量下降至2 mg/L以下，E-403管程出口管線腐蝕速率由1 mm/a～3 mm/a下降至0.1 mm/a以下（見(jiàn)圖2、圖3），E-403、404及進(jìn)出口管線，沒(méi)有發(fā)生腐蝕泄漏，塔底泵P-404、408沒(méi)有發(fā)生腐蝕損壞，苯抽提裝置沒(méi)有發(fā)生因設(shè)備、管線腐蝕造成的非計(jì)劃停工。

4.3 水汽系統(tǒng)優(yōu)化改造和使用高效白土

針對(duì)苯抽提水系統(tǒng)缺少流量計(jì)，不能精確控制流量，當(dāng)原料油苯含量偏低，回收塔操作困難，操作波動(dòng)大，影響苯產(chǎn)品質(zhì)量控制等問(wèn)題，煉油廠通過(guò)調(diào)整重整油分離系統(tǒng)的工藝指標(biāo)，為苯抽提裝置提供良好穩(wěn)定的原料。通過(guò)優(yōu)化重整再生系統(tǒng)工況，保證C6中烯烴含量嚴(yán)格控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)上返洗流量、下返洗流量和溶劑比，選用高效顆粒白土，降低苯的酸洗比色。

圖4 苯產(chǎn)品硫含量趨勢(shì)圖

2017年裝置大檢修期間，實(shí)施苯抽提技改項(xiàng)目，通過(guò)改造水系統(tǒng)及循環(huán)線，為水與苯的優(yōu)化配比提供了精確數(shù)值，解決了抽提原料苯濃度過(guò)低造成回收塔操作困難的問(wèn)題，消除了苯罐回?zé)拵?lái)的一系列不利影響。通過(guò)調(diào)整上返洗量，降低了三劑費(fèi)用及換劑費(fèi)用，投用高效白土控制了苯的酸洗比色，使苯產(chǎn)品達(dá)到-545指標(biāo)。

抽余油水洗塔C-402底水溶劑去水汽提塔C-405，增加量程為0～1 500 kg/h孔板流量計(jì)，抽余油水洗塔C-402底水溶劑去溶劑分離罐D(zhuǎn)-402，增加量程為0～500 kg/h孔板流量計(jì)，返洗芳烴罐D(zhuǎn)-404水包水溶劑去水汽提塔C-405，增加量程為0～1 000 kg/h孔板流量計(jì)，汽提水去回收塔C-404，增加量程為0～1 500 kg/h孔板流量計(jì)，汽提蒸汽去回收塔C-404，增加量程為0～1 000 kg/h孔板流量計(jì)，通過(guò)以上措施實(shí)現(xiàn)苯抽提水系統(tǒng)的精確調(diào)節(jié)，改善了苯產(chǎn)品的硫含量（見(jiàn)圖4）和純度。

5 總結(jié)

煉油廠10×104t/a苯抽提裝置采用環(huán)丁砜液液抽提工藝，該工藝過(guò)程是一種物理分離過(guò)程，裝置自開(kāi)工以來(lái)系統(tǒng)腐蝕情況比較嚴(yán)重，因?yàn)樵O(shè)備腐蝕泄漏，以及設(shè)備腐蝕和其他原因形成的各種固體雜質(zhì)堵塞工藝管線和設(shè)備造成裝置多次停工，給裝置正常生產(chǎn)及苯產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)帶來(lái)不利影響。

為了解決影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行和苯產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)的問(wèn)題，煉油廠苯抽提裝置增加脫氯罐D(zhuǎn)-211B、增加溶劑再生系統(tǒng)、水汽系統(tǒng)優(yōu)化改造和使用高效白土等多項(xiàng)技術(shù)改造，同時(shí)通過(guò)上游裝置及苯抽提裝置工藝優(yōu)化調(diào)整，裝置產(chǎn)品質(zhì)量逐步提高，2018年5月煉油廠苯產(chǎn)品經(jīng)過(guò)質(zhì)檢中心分析，達(dá)到苯-545產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著煉油廠苯產(chǎn)品質(zhì)量成功升級(jí)，經(jīng)過(guò)近半年多的生產(chǎn)實(shí)踐，煉油廠苯產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能夠滿足石油苯-545標(biāo)準(zhǔn)，為公司拓展產(chǎn)品市場(chǎng)，增加產(chǎn)品收益奠定基礎(chǔ)。